Zarodkowanie i wzrost kryształów struwitu w obecności związków boru, kobaltu, manganu i molibdenu w procesie odzyskiwania fosforanów ze ścieków z hodowli zwierząt

• Autorzy: Hutnik, Nina , Stanclik, Anna , Piotrowski, Krzysztof , Matynia, Andrzej

Warianty tytułu

EN

Nucleation and growth of struvite crystals in presence of B, Co, Mn and Mo in a continuous process for recovery of phosphates(V) from animal farm wastewaters

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Wyznaczono kinetykę ciągłej krystalizacji strąceniowej struwitu z wodnych roztworów jonów fosforanowych(V), zawierających dodatkowo charakterystyczne dla gnojowicy zanieczyszczenia, takie jak związki boru, kobaltu, manganu i molibdenu. Do obliczeń parametrów szybkości zarodkowania i wzrostu kryształów struwitu wykorzystano model kinetyki dla idealnego krystalizatora MSMPR (mixed suspension, mixed product removal), zakładający zależność szybkości wzrostu kryształów od ich wielkości RE SDG (Rojkowski exponential, size-dependent growth). Stwierdzono, że ze wzrostem stężenia związków boru, kobaltu i molibdenu gęstość populacji zarodków struwitu korzystnie zmalała, a w obecności związków manganu zwiększyła się. Liniowa szybkość wzrostu tych zarodków zwiększyła się analogicznie, a w obecności manganu niekorzystnie zmalała. W taki sam sposób, w zależności od stężenia zanieczyszczeń, zmieniała się szybkość zarodkowania struwitu. W obecności tych zanieczyszczeń liniowa szybkość wzrostu pełnowymiarowych kryształów struwitu przyjmowała duże wartości (1,31·10⁻⁸-8-2,24·10⁻⁸ m/s). Negatywnie na tę szybkość wpłynęło podwyższenie pH środowiska, korzystnie zaś obniżenie stężenia jonów fosforanowych(V) na wejściu do krystalizatora. Średni rozmiar kryształów produktu przy podwyższeniu pH do 11 zmalał z 28-40μm, a w pozostałych przypadkach zwiększył się do 40-56μm (τ 3600 s) i do 57-71μm (0,20% mas. PO₄³⁻ w roztworze zasilającym). Porównanie wpływu pojedynczych zanieczyszczeń na wartości kinetyczne krystalizacji struwitu z danymi odzyskiwania jonów fosforanowych(V) z rzeczywistej gnojowicy bydlęcej CLM wykazało dobrą zgodność wyników.

EN

Struvite was pptd. from NH₄H₂PO₄, MgCl₂∙6H₂O, and B³⁺, Mn²⁺, Co²⁺ and Mo⁶⁺-ions-contg. aq. solns. to det. kinetic parameters of the continuous struvite reaction crystn. calcd. by using Rojkowski exponential size-dependent growth rate model. With the increase of B, Co and Mo ions concns., the d. of nuclei decreased advantageously but increased with the increase in Mn ion concn. Linear growth rate of the nuclei increased with B, Co and Mo ions concn. increase but decreased with the increase of Mn ion concn. The relatively stable and narrow range nucleation rates were obsd. (10¹²-10¹³ 1/(s·m³)) which was not affected by pH raise, elongation of residence time and redn. of phosphate(V) ions concn. in a feed stream of crystallizer. Good consistence of obtained struvite reaction crystallization kinetics of model mixts. with the real cattle liq. manure was obsd.

Słowa kluczowe

PL

krystalizacja ciągła strąceniowa; struwit; kinetyka krystalizacji; gnojowica bydlęca

EN

continuous reaction crystallization; struvite; crystallization kinetics; cow manure

• Czasopismo: Przemysł Chemiczny
• Rocznik: 2020
• Tom: T. 99, nr 1
• Strony: 149--154
• Opis fizyczny: Bibliogr. 21 poz., il., tab., wykr.

Twórcy

autor

Hutnik, Nina

• Wydział Chemiczny, Politechnika Wrocławska, Wybrzeże Wyspiańskiego 27, 50-370 Wrocław,

autor

Stanclik, Anna

• Politechnika Wrocławska

autor

Piotrowski, Krzysztof

• Politechnika Śląska, Gliwice

autor

Matynia, Andrzej

• Politechnika Wrocławska

Bibliografia

• [1] Praca zbiorowa, Animal manure recycling. Treatment and management (red. S.G Sommer, M.L Christensen, T. Schmidt, L.S. Jensen), Wiley, New Delhi 2013.
• [2] M.M. Rahman, M.A.M. Salleh, U. Rashid, A. Ahsan, M.M. Hossain, C.S. Ra, Arabian J. Chem. 2014, 7, 139.
• [3] Y.H. Liu, J.H. Kwag, J.H. Kim, C.S. Ra, Desalination 2011, 277, 364.
• [4] M.M. Rahman, Y.H. Liu, J.H. Kwag, C.S. Ra, J. Hazard. Mater. 2011, 186, 2026.
• [5] B. Tansel, G. Lunn, O. Mouje, Chemosphere 2018, 194, 504.
• [6] A. Kozik, N. Hutnik, K. Hoffmann, M. Huculak-Mączka, Przem. Chem. 2015, 94, 938.
• [7] K.S. Le Corre, E. Valsami-Jones, P. Hobbs, S.A. Parsons, Crit. Rev. Environ. Sci. Technol. 2009, 39, 433.
• [8] N. Hutnik, A. Stanclik, K. Piotrowski, Przem. Chem. 2018, 97, 294.
• [9] N. Hutnik, A. Staclik, K. Piotrowski, Mat. 45th Int. Conf. of Slovak Society of Chemical Engineering, Tatranské Matliare, Slovakia, 2018, 80.
• [10] M. Latifian, J. Liu, B. Mattiasson, Environ. Technol. 2012, 33, 2691.
• [11] J.W. Mullin, Crystallization, Butterworth-Heinemann, Oxford 1993.
• [12] Z. Rojkowski, Krist. Tech. 1977, 12, 1121.
• [13] J. Koralewska, K. Piotrowski, B. Wierzbowska, A. Matynia, Chin. J. Chem. Eng. 2009, 17, 330.
• [14] A. Stanclik, N. Hutnik, K. Piotrowski, A. Matynia, Chem. Papers 2019, 73, 555.
• [15] N. Hutnik, A. Stanclik, K. Piotrowski, A. Matynia, Mat. 46th Int. Conf. of Slovak Society of Chemical Engineering, Tatranské Matliare, Slovakia 2019, 1.
• [16] A. Kozik, N. Hutnik, B. Wierzbowska, K. Piotrowski, A. Matynia, Int. J. Chem. Eng. Appl. 2016, 7, 47.
• [17] A. Kozik, N. Hutnik, K. Piotrowski, A. Matynia, Chem. Eng. Res. Des. 2014, 92, 481.
• [18] A. Kozik, N. Hutnik, J. Podworny, A. Gerle, A. Mazienczuk, A. Matynia, Przem. Chem. 2014, 93, 559.
• [19] A.D. Randolph, M.A. Larsen, Theory of particulate processes. Analysis and techniques of continuous crystallization, Academia Press, New York 1988.
• [20] K. Machej, K. Piotrowski, Inż. Ap. Chem. 2001, 40, nr 5, 17.
• [21] N. Hutnik, A. Stanclik, K. Piotrowski, A. Matynia, Materiały prezentowane na Międzynarodowym Seminarium Naukowo-Technicznym "Chemistry for Agliculture", Karpacz 2019.

Uwagi

1. Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).

2. Praca finansowana ze środków na naukę w latach 2017-2020 jako projekt badawczy Narodowego Centrum Nauki nr 2016/21/D/ST8/01694.

Identyfikatory

DOI

DOI:10.15199/62.2020.1.23